Gasloos

Willem Langerak is als integraal adviseur van adviesbureau Merosch betrokken bij het circulair renoveren en gasvrij maken van het Berlage Lyceum in Amsterdam. “De regeltechniek maakt het mogelijk om met hetzelfde elektrische vermogen meer te kunnen doen. Daar moeten wij als mensen sowieso naartoe”, aldus Willem Langerak.

Het Berlage Lyceum werd in 1922 gebouwd en bestaat uit twee vrijwel identieke gebouwen. Er wordt onderwijs aangeboden op MAVO-, HAVO- en VWO-niveau. Elk gebouw bestaat uit een (fietsen)kelder met daarboven drie bouwlagen. De gebouwen hebben gezamenlijk een bruto vloeroppervlak van rond de 7.900 m2. Beide gebouwen hebben de status van rijksmonument; de gevel moet zoveel mogelijk intact blijven en bepaalde elementen mogen niet worden aangetast. Toch is een grondige renovatie van de schil hard nodig om de gebouwen geschikt te maken voor laagtemperatuur verwarming, zodat ze ook gasloos aan de huidige normen voor onderwijs voldoen. Een interessante uitdaging, zeker omdat er na onderzoek nogal wat bouwfysische problemen aan het licht kwamen.

Met welke vraag klopte de opdrachtgever aan?
“Het Berlage Lyceum is intussen meer dan 100 jaar oud en het voldoet niet aan de huidige normen om gezond te kunnen werken en leren. De luchtbehandeling voldeed niet aan de huidige normen voor onderwijs, dus we kregen eerst de vraag om een aangepaste luchtbehandelingsinstallatie te ontwerpen. De school wil voldoen aan de normen van een ‘Frisse School’, conform het Programma van Eisen Frisse School Klasse B. Dit betekent dat er per leerling minimaal met 30,6 m3/h geventileerd moet worden. Daarnaast worden er ook eisen gesteld aan onder andere de akoestiek, het kunstlicht en het thermisch comfort. Toen we dit allemaal met elkaar bespraken, wilden we meteen ook een extra stap zetten en gaan verduurzamen. Al snel was de gedachte ‘we gaan dit rijksmonument van het gas afhalen’. En dat gaat ons ook lukken.”

Welke stappen hebben jullie daarvoor genomen?
“Allereerst beginnen we natuurlijk met het reduceren van de warmtevraag. Dat is voor een Rijksmonument lastig, dus we hebben concessies moeten doen. Daarnaast wordt er, om aan de Frisse Scholen eis te voldoen, onder andere een gebalanceerd luchtbehandelingssysteem gerealiseerd met hoog rendement warmteterugwinning. Dit systeem wordt ook gebruikt om de ruimtes te verwarmen en te koelen, aangezien we nu toch al zoveel lucht naar de lokalen en andere ruimten brengen. Daarnaast handhaven we de bestaande ledenradiatoren (met relatief veel massa) van de basisverwarming. Wat betreft de elektriciteit: De huidige elektrische kleinverbruikersaansluitingen van 3x80A per gebouw waren niet toereikend voor de benodigde warmtepompen en luchtbehandelingskasten. Maar het plaatsen van een extra transformatorhuisje bleek ook geen optie: met de problemen op het net en de levertijden van elektriciteit werd het allemaal heel erg ingewikkeld. Daarnaast kunnen en willen we ook het monument niet te veel aantasten. Enerzijds willen we een rijksmonument gasloos maken, anderzijds zitten we dus met naderende netcongestie. Toen zijn we gaan kijken naar een optimale aansluiting zonder transformatorhuisje. Dat is onder andere gelukt door slim gebruik te maken van regeltechniek.”

Hoe hebben jullie dat aangepakt?
“Het is een combinatie van verschillende maatregelen. We gebruiken bijvoorbeeld bodemwarmtepompen met een monobron. Die zijn efficiënter dan lucht-waterwarmtepompen en gebruiken dus minder elektra. Voor ieder gebouw wordt er een warmtepompopstelling toegepast met een verwarmingsvermogen van 240 kWth. Ook de luchtbehandelingskasten worden geselecteerd op de meest efficiënte prestatie en een zo hoog mogelijk warmteterugwinningsrendement en energiezuinige ventilatoren. Maar daarmee kwamen we nog niet op het beoogde vermogen, we zaten nog te hoog. Dan is de vraag: hoe vaak heb je nou die overschrijding? Die kans is dus heel klein. Dan ga je regeltechniek gebruiken om apparatuur te schakelen op basis van prioriteit. Dit hebben we besproken in het ontwerp: we kunnen met een kleinere aansluiting toe, maar dan moeten we wel concessies doen. Voor de schakelingen gebruiken we het DDC-regelsysteem, waarop alle systemen gekoppeld worden. Dat wil zeggen de warmte- en koudeopwekking en distributie, luchtbehandelingskasten, de naregelingen in de ruimten en de te schakelen apparatuur bij naderende overbelasting. Om te bepalen of en wat er geschakeld dient te worden, passen we diverse M-bus meters toe. Hiermee meten we het elektragebruik van de ‘grote gebruikers’, zoals de warmtepompen en luchtbehandelingskasten. Maar ook de hoofdaansluiting voor het totaalplaatje en een aantal onderverdelingen. Het voordeel van M-busmeters is dat je een bus-netwerk kan aanleggen langs de diverse meters en dat je er meer informatie uit kan halen, met name bij de energiemeters voor warmte en koude. De inpassing van de luchtbehandelingskasten was overigens nog wel een uitdaging. Het is een Rijksmonument, dus kasten op het dak plaatsen was geen optie. We moesten dit dus in de bestaande situatie in het gebouw oplossen. Per gebouw komen er nu 3 luchtbehandelingskasten. Eén komt in de kelder, één in de berging achter de aula en één in de oorspronkelijke dakopbouw op het dak. De betrokken installateur heeft het ontwerp nog verder geoptimaliseerd. Oorspronkelijk gingen we uit van twee kasten in de kelder, maar door de luchtbehandelingskast in de dakopbouw te vergroten, konden deze samengevoegd worden. We maken hierbij gebruik van aanzuigroosters in bestaande kozijnen en verzonken dakkappen om de installatie zoveel mogelijk aan het zicht te onttrekken.”

Je had het daarnet over concessies doen, kan je dat verduidelijken?
“Stel het is een koude winterdag. De warmtepompen hebben veel elektriciteit nodig en de LBK’s draaien op volle toeren. Leerlingen wassen hun handen met warm water en in de kantine worden broodjes in de oven gebakken. Dan kun je in de rode zone terecht komen. Dan gaat het systeem over op een schakeltabel, vanuit de regeltechniek. Eerst gaat bijvoorbeeld de boiler uit, daarna de koffiezetautomaten en de gril in de keuken. Dat doe je op basis van prioriteit. Kom je in de buurt van een overschrijding? Dan heb je even geen koffie of warm water, maar kan de boel wel blijven draaien. Zoals gewoonlijk maken we gelijktijdigheidsberekening-en. We zijn gaan denken en snijden en hebben de randjes opgezocht, maar blijven wel realistisch. In feite gebruiken we de installatie binnen de ruimte die er is op het net. Daarin hanteer je een prioritering waarin gezondheid de hoogste prioriteit heeft. Het is een manier om met minder vermogen hetzelfde te blijven doen. Maar toen zaten we nog met de gevel. Die voldoet niet aan de gewenste eisen om de warmte binnen te houden.”

Hoe werd daarmee omgegaan?
“We hebben de staat van de gevel in kaart gebracht met allerlei metingen en berekeningen. Theoretische berekeningen, ondersteund door vochtigheidsmetingen van de kozijnen, blower-doortesten, regenproeven van de buitengevel en ga zo maar door. We hebben de gevel open gemaakt om te kijken of er vochtdoorslag was. Uiteindelijk is er zelfs een bouwpatholoog aan te pas gekomen. Met al die resultaten kunnen we bepalen wat nodig is om die gevel toekomstbestendig te maken. We kwamen nogal wat bouwfysische problemen tegen, zoals rotte kozijnen en rotting in de betonlatijen. Die mag je maar beperkt aanpakken, want je hebt te maken met een rijksmonument. Zonder dat je dingen echt mag veranderen, moet je toch wat met de gevel doen. Anders is het gasloos maken van het pand een kansloze missie.”

Welke oplossingen hebben jullie bedacht?
“Het dak wordt volledig geïsoleerd met een Rc-waarde van 6,0 m2K/W. De vloer wordt ook zoveel mogelijk geïsoleerd, maar de gevel weer niet. Wel is er in het verleden al spouwmuurisolatie aangebracht met een Rc-waarde van ongeveer 1,5 m2K/W die gehandhaafd wordt. Verder isoleren is in dit geval niet redelijkerwijs te doen, met name omdat het een monumentaal pand is. Er zijn veel ramen in de gevel, wat absoluut de zwakste elementen zijn. Het glas wordt daarom vervangen door speciaal dubbelglas, dat voor de karakteristieke kleine ruitjes in een ultradunne uitvoering geleverd wordt. Doordat het gevelbeeld hiermee behouden blijft, is deze maatregel door Monumentenzorg goedgekeurd.
Met U-waarden van 1,9 voor de kleine ramen en 1,1 voor de grote ramen levert dit een significante verbetering op. Ook wordt er veel aandacht besteed aan het verbeteren van de kierdichting. Wat er niet uitgaat, hoeven we er ook niet met extra installaties in te stoppen. We werken gelukkig met een heel bouwteam samen: een architect, een projectmanagementbureau, de bouwkundige aannemers, constructeurs en installateurs. Dat is misschien nog wel het belangrijkste: zo’n project als dit moet je echt samen willen doen om het haalbaar te maken. We laten het gebouw volledig in zijn waarde, maar zorgen er wel voor dat het weer tientallen jaren mee kan binnen de huidige standaard.”

Hebben jullie nog andere installaties onder handen genomen?
“Het sanitair wordt nagenoeg geheel hergebruikt. Dit met het oog op circulariteit. Waar nodig vinden aanpassingen plaats. Er komen een extra douche en vuilwaterpomp in de kelder. Op andere vlakken wordt er een stuk rigoureuzer gerenoveerd. Zo vervangen we de elektrotechnische installaties nagenoeg helemaal, op de kabelgoten na. Zo kunnen we het geheel ook naar een hoger niveau tillen. Het was namelijk de wens om dit fraaie monument te voorzien van installaties van een ‘museaal niveau’. Dit houdt onder andere in: esthetisch aantrekkelijke, ingebouwde verlichting en het integreren van diverse schakelingen – licht, zonwering - in de naregelingen van de W-installaties. Alle aanwezige installaties zijn per ruimte via één bedienunit in te schakelen. Uiteraard gebeurt dit grotendeels automatisch op basis van de gemeten temperatuur- en luchtkwaliteitswaarden en de aanwezigheid van mensen.”

Wat is de doorlooptijd van het project?
“Per gebouw verwachten we ongeveer een jaar nodig te hebben, voordat er weer lesgegeven kan worden. Tijdens de renovatie gebruikt het Lyceum een tijdelijke voorziening elders om het gemis van één van de gebouwen op te vangen. De gebouwen worden één voor één gerenoveerd. We verwachten hiervoor twee jaar nodig te hebben.”

Gastauteur: Pascale Veerling, Merosch